Die Drake-Gleichung funktioniert nicht - und hier erfahren Sie, wie Sie sie beheben können

Die Theorie, dass die erste Entdeckung außerirdischer Intelligenz mit Hilfe von Radiowellen erfolgen wird, wurde vor langer Zeit aufgestellt. Aber es ist möglich, dass es im Weltraum etwas gibt, von dem wir noch nicht einmal träumen konnten

1961 schrieb der Wissenschaftler Frank Drake eine einfach aussehende Gleichung auf, um die Anzahl der aktiven, technologisch fortgeschrittenen und übertragenden Zivilisationen in der Milchstraße abzuschätzen. Es gab keine bequeme Möglichkeit, diesen Betrag einfach zu schätzen, aber Drake hatte eine brillante Idee, viele Parameter aufzuschreiben, die geschätzt und dann multipliziert werden konnten. Wenn die Zahlen korrekt sind, erhalten Sie jederzeit die genaue Anzahl der technologisch fortgeschrittenen Zivilisationen, mit denen die Menschheit in unserer Galaxie kommunizieren kann. Das Konzept ist genial, aber je mehr wir über unser Universum erfahren haben, desto weniger wurde es nützlich. Heute funktioniert die Drake-Gleichung nicht, aber wir wissen genug über das Universum, um eine verbesserte Berechnungsmethode zu entwickeln.


Die Möglichkeit der Existenz einer anderen bevölkerungsreichen Welt in der Milchstraße ist unglaublich und attraktiv, aber wenn wir wissen wollen, wie real sie ist, müssen wir uns definitiv mit der Wissenschaft befassen.

Um genau zu sein, legt die Drake-Gleichung nahe, dass die Anzahl der Zivilisationen N, die irgendwann in unserer Galaxie existieren, gleich dem Produkt von sieben verschiedenen unbekannten Größen in Bezug auf Astronomie, Geologie, Biologie und Anthropologie ist, von denen jede auf der vorherigen basiert. Das:

1. R _* , die durchschnittliche Sternentstehungsrate.
2. f _p , Bruchteil der Sterne mit Planeten.
3. n _e die durchschnittliche Anzahl von Sternen mit Planeten von Sternen, unter denen sich ein Planet befindet, der Leben unterstützen kann [ tatsächlich ist die durchschnittliche Anzahl von Sternenplaneten, die Leben unterstützen können / ca. perev. ]]
4. f _{l der} Anteil dieser Planeten, auf dem das Leben entstanden ist.
5. f _{i ist der} Bruchteil der Planeten mit Leben, auf denen intelligentes Leben erschien.
6. f _{c ist der} Bruchteil dieser Planeten mit intelligentem Leben, die Nachrichten durch den interstellaren Raum senden können.
7. L, die Zeitspanne, die eine solche Zivilisation Nachrichten sendet oder abhört.

Multiplizieren Sie die Parameter untereinander, und theoretisch erhalten Sie die Anzahl der technologisch fortgeschrittenen Zivilisationen in der Milchstraße, die Nachrichten übertragen.


Fantasie des Künstlers zum Thema eines möglicherweise bewohnten Exoplaneten im Orbit um einen sonnenähnlichen Stern. Aber wir müssen möglicherweise nicht nach einem anderen Planeten suchen, der der Erde ähnlich ist, um Leben zu finden. Unser Sonnensystem enthält möglicherweise bereits alle erforderlichen Zutaten. Wir wissen einfach nicht, wie weit verbreitet das Leben ist.

Das ist nur mit dieser Ausrichtung, gibt es viele große Probleme. Das Schreiben der Gleichung in dieser Form enthält mehrere unausgesprochene Annahmen, die die Realität nicht widerspiegeln. Die Probleme mit dem aktuellen Dienstprogramm sind wie folgt:

• Dass die Gleichung geschrieben wurde, bevor die Urknalltheorie bestätigt wurde, und das Modell des stationären Universums widerlegt wurde.
• Die Gleichung geht davon aus, dass nur ein Planet im Sternensystem das Leben unterstützen kann [ Ethan hat anscheinend einen Fehler gemacht, indem er den Parameter n _e missverstanden hat - in der ursprünglichen Darstellung ist dies nur die Anzahl der Planeten im System, die das Leben unterstützen können / ca. perev. ].
• Es wird angenommen, dass sich intelligentes und technologisch fortgeschrittenes Leben nicht auf anderen Planeten niederlässt.
• Es wird angenommen, dass intelligente Kreaturen das Senden und Empfangen von Funksignalen als Mittel zum Senden von Nachrichten im interstellaren Raum wählen.

Die letztere Annahme war die Motivation für die Schaffung von SETI - einem Projekt zur Suche nach außerirdischer Intelligenz unter Verwendung von Funkantennen - das nichts fand.


Mit einem großen Millimeterwellen-Antennenarray von Atakama ist ALMA eines der leistungsstärksten Radioteleskope der Erde. Und dies ist nur ein kleiner Teil des Arrays, das das Event Horizon Telescopen bildet, das im Gegensatz zu den meisten Beobachtern auf der Nordhalbkugel die Magellanschen Wolken (hier gezeigt) und alle Sterne des südlichen Himmels erfassen kann.

Dies bedeutet jedoch nicht, dass Welten mit intelligentem Leben nicht mehr existieren! Trotz der Unsicherheit über die Existenz anderer intelligenter Wesen und ihres Wunsches und ihrer Fähigkeit, uns zu finden und mit uns in Kontakt zu treten, ist die Möglichkeit der Existenz intelligenter, fähiger Außerirdischer, die im Weltraum kommunizieren oder reisen können, nicht nur für Wissenschaftler, sondern für die gesamte Menschheit von großem Interesse. Viele Teile der Drake-Gleichung können problematisch sein, und die wichtigste ist, dass sie enorme Unsicherheiten enthalten: Sie sind so groß, dass Annahmen über die Größe von N, die Anzahl der Zivilisationen in unserer Galaxie, keinen Sinn ergeben. Aber jetzt ist das Jahr 2018 und wir wissen bereits viel über die Galaxie und das Universum, was wir 1961 nicht wussten. Und hier ist ein besserer Ansatz.


Sternenkindergärten in der Großen Magellanschen Wolke, der Satellitengalaxie der Milchstraße. Durch Beobachtung von Sternhaufen innerhalb und außerhalb unserer Galaxie sowie Messung der Größe der Milchstraße können wir die Anzahl und Art der vorhandenen Sterne ganz einfach bestimmen

1) N _s : Anzahl der Sterne in der Galaxie. Warum die Geschwindigkeit der Sternentstehung bewerten, wenn Sie sich heute nur die Anzahl der Sterne ansehen können? Wir wissen, wie groß unsere Galaxie ist, wie dick sie ist, wie groß die zentrale Ausbuchtung ist und wie die Masse darin verteilt ist. Basierend auf unseren Beobachtungen mit Hilfe besonders leistungsfähiger Teleskope, die sowohl den gesamten Himmel als auch seine einzelnen Teile mit großer Sorgfalt untersuchen, können wir einfach sagen, dass es in unserer Galaxie 200 bis 400 Milliarden Sterne gibt. Die zweifache Unsicherheit ist ein guter Indikator, und dies gibt uns einen sehr optimistischen Start: Jeder Stern hat eine Chance auf Erfolg. Lassen Sie uns eine größere Zahl wählen.


Eine Zeichnung des Kepler-Teleskops auf der Suche nach Planeten. Er fand Tausende von Planeten, die die Sterne der Milchstraße umkreisten, und erzählte uns von den Massen, Radien und der Verteilung der Welten außerhalb des Sonnensystems.

2) f _p : Anteil der Sterne mit Planeten. Wir können diesen Parameter der ursprünglichen Gleichung beibehalten, aber nach dem Betrieb des Kepler-Teleskops bedeutet dies wenig. Warum? Weil es fast 100% ist! Der Anteil der Sterne mit eigenen Planeten beträgt unter Berücksichtigung unserer Beobachtungen und Erkenntnisse nicht weniger als 80%. Die Tatsache, dass der Anteil der Sterne mit Planeten nahe bei 1 liegt, bedeutet für Optimisten einen leichten Sieg.


Der Mond und die Wolken über dem Pazifik, fotografiert während der Gemini 7-Mission. Auf der Erde, die sich um die Sonne dreht, sind die Bedingungen für das Leben geeignet. Was ist mit anderen Sternen?

3) f _H : Anteil der Sterne bei geeigneten Lebensbedingungen. Hier wird die Geschichte interessanter. Wie viele Sterne aus der Hauptklasse haben Welten, die das Leben unterstützen können? Ein Stern wie unsere Sonne ist dazu in der Lage - mit einer solchen Masse, einem solchen Radius und einer solchen Lebensdauer -, dass dies unsere Existenz beweist. Aber was ist mit einem massereicheren Stern? Irgendwann wird der Stern zu massiv sein und zu schnell seinen gesamten Treibstoff verbrennen, sodass intelligentes Leben keine Zeit mehr hat, sich daneben zu entwickeln.

Andererseits können kleine Sterne instabil sein, Fackeln erzeugen, die die Atmosphäre des Planeten wegblasen oder so wenig ultraviolettes Licht abgeben, dass kein Leben erscheint. Sie können sich über genügend schwere Elemente Sorgen machen oder dass die Bedingungen in bestimmten Teilen der Galaxie zu chaotisch sind, um das Leben zu unterstützen. Diese Werte sind unbekannt, aber wir können wahrscheinlich mit großer Sicherheit sagen, dass mindestens 25% der Sterne in unserer Galaxie in der Lage sind, Planeten zu bewohnen.


Zuckermoleküle in einem Gas, das einen jungen Stern ähnlich der Sonne umgibt. Die Grundzutaten des Lebens können überall existieren, aber nicht auf jedem Planeten, der sie enthält, wird das Leben erscheinen.

4) n _p : Anzahl der Planeten um bewohnte Sterne mit lebensfähigen Bedingungen. Wir haben eine große Menge an Informationen aus diesem Bereich erhalten, die Exoplaneten studierten, aber viele Fragen blieben offen. Was macht die Welt bewohnt? Im frühen Sonnensystem hatten Venus, Erde und Mars ähnliche Bedingungen. Auf der Außenseite des Sonnensystems, auf Welten wie Enceladus und Europa, gibt es einen unterirdischen Ozean und möglicherweise Unterwasserleben. In Systemen mit Gasriesen, die sich in der Nähe von terrestrischen Bedingungen befinden, kann Leben auf großen Monden auftreten. Und obwohl in diesem Fall die Unsicherheit sehr hoch ist, können wir ziemlich genau sagen, dass die Sterne, neben denen eine potenziell bewohnte Welt erscheinen kann, im Durchschnitt ungefähr eine Welt mit den besten Lebenschancen haben werden. Wir interessieren uns für diese besondere Welt und wir werden sagen, dass n ^p = 1 ist.

Zu diesem Zeitpunkt können wir bereits die ersten vier Zahlen multiplizieren und eine ungefähre Anzahl von Welten in der Galaxie mit guten Lebenschancen erhalten: 100 Milliarden. Ein vielversprechender Start.


Strukturen auf dem vom Mars stammenden Meteoriten ALH84001 . Einige glauben, dass diese Strukturen ein altes Marsleben sein können.

5) f _l : Prozentsatz solcher Welten, auf denen Leben erscheint. Hier muss man Drake zustimmen, denn dies ist eine der größten Fragen der Suche nach Leben außerhalb der Erde. In welcher Anzahl aller potenziell bewohnten Welten unternimmt dieser unglaubliche erste Schritt, in dem die Lebenden aus dem Unbelebten erscheinen? Oder, wenn primitives Leben aus dem interstellaren Raum kommt, wie viele Welten haben ihr Leben an Land, in den Ozeanen oder in der Atmosphäre fixiert? Wir kennen die Antwort auf diese Frage nicht einmal im Rahmen des Sonnensystems, wo es möglicherweise bis zu 8 Welten gibt, auf denen irgendwann Leben aufgetaucht ist. Das Leben kann weit verbreitet sein, und bei einer optimistischen Einschätzung kann die Wahrscheinlichkeit seines Auftretens 10% betragen. Oder es kann ein äußerst seltenes Ereignis sein, eines von einer Million.


Im gesamten Kosmos gibt es Anzeichen für das Vorhandensein organischer Moleküle, die zum Leben erwecken, einschließlich der größten der nächstgelegenen Sternentstehungsregionen: des Orionnebels. Eines Tages können wir möglicherweise nach Anzeichen biologischer Prozesse in der Atmosphäre von Planeten von der Größe der Erde suchen, die sich in anderen Sternensystemen befinden.

In diesem Fall sind die Unsicherheiten enorm und jeder gewählte Wert ist nicht besser als jeder andere. Eines Tages werden wir die Möglichkeit haben, unsere ersten Kontrollen durchzuführen. Wenn unsere Technologie es Teleskopen ermöglicht, den Inhalt der Atmosphären der Welten zu bestimmen, können wir nach Anzeichen biologischer Prozesse wie Methan, molekularem Sauerstoff und Kohlendioxid suchen. Dies wird ein indirekter Beweis sein, aber dennoch ein großer Schritt zur Einschätzung der Wahrscheinlichkeit des Lebens auf dem Planeten. Wenn wir davon ausgehen, dass es Leben auf einer von 10.000 potenziell bewohnten Welten gibt, was nicht schlechter ist als bei allen anderen, dann stellt sich heraus, dass es Leben auf 10 Millionen Welten der Milchstraße gibt.


Ligandenabhängige Ionenkanäle sind die wichtigsten Kanäle, von denen viele in der Biologie arbeiten, und sie sind besonders wichtig für die Arbeit des menschlichen Körpers. Einzellige Organismen können sich sehr schnell vermehren, aber mehrzellige Organismen sind erforderlich, um komplexe Funktionen und Strukturen zu entwickeln.

6) f _x : der Anteil der Planeten mit Leben, in dem sich komplexe und differenzierte Organismen entwickelt haben. Die Definition von „Rationalität“ des Lebens ist bestenfalls eine vage Aufgabe, da selbst die besten unserer Wissenschaftler immer noch darüber streiten, ob es möglich ist, Arten wie Delfine, Menschenaffen, Tintenfische usw. zu klassifizieren, aber niemand wird sich darüber streiten ob der Organismus als komplex und differenziert eingestuft werden kann: Ein solcher Organismus muss unterschiedliche Körperteile mit unterschiedlichen Funktionen und Strukturen mit makroskopischen Dimensionen und einer mehrzelligen Struktur aufweisen. Bevor die ersten mehrzelligen Organismen auf der Erde auftauchten, entwickelte sich das Leben Milliarden von Jahren, und dann dauerte es weitere Hunderte Millionen Jahre, bis Sex als Werkzeug der Fortpflanzung diente.


Bonobo- Termiten fangen ist ein Beispiel für einen komplexen und differenzierten Organismus, der primitive Werkzeuge verwendet. Es kann nicht als wissenschaftlich und technologisch fortgeschrittene Art angesehen werden, aber es wird definitiv als vielzellig, differenziert und aus astrobiologischer Sicht sehr interessant angesehen.

Die Erde ist wieder unser einziges Labor, aber lassen Sie uns optimistisch über den Mangel an Beweisen sein und davon ausgehen, dass es eine von tausend Chancen gibt, dass eine Welt, die mit einer primitiven, sich selbst reproduzierenden, kodierenden Molekülketteninformation beginnt, so etwas wie eine kambrische Explosion hervorrufen kann . Dies gibt uns 10.000 Welten in der Milchstraße, die von verschiedenen, vielzelligen, hoch differenzierten Lebensformen überflutet sind. Angesichts der Entfernung zwischen den Sternen können wir annehmen, dass ein anderer ähnlicher Planet, auf dem dies geschah, nur wenige hundert Lichtjahre von uns entfernt ist.


Eine Zeichnung von 1991 der Raumstation Freedom im Orbit. Jede Zivilisation, die so etwas geschaffen hat, wird definitiv als wissenschaftlich und technisch fortgeschritten angesehen.

7) f _t : der Bruchteil solcher Welten, auf denen derzeit eine technologisch und wissenschaftlich fortgeschrittene Zivilisation existiert. Diese Frage rückt die Fragen der Drake-Gleichung in den Hintergrund. Was ist der Unterschied, der erste ist ein Fall der Entstehung einer technologisch fortgeschrittenen Zivilisation oder der zehnte? Wen interessiert es, wenn sie Radiowellen benutzen? Welchen Unterschied macht es, wenn sie sich in die Luft sprengen oder aussterben oder den Wunsch haben, im Weltraum zu reisen oder nicht? Die Hauptfrage ist, ob es Außerirdische gibt, die in ähnlicher Weise wie wir vernünftig sind, dh wissenschaftlich und technologisch fortgeschritten sind.


Das zusammengestellte Bild „wow“ („heilige Kuh“) von der Mission Phoenix Martian zeigt deutlich das Wassereis unter den Stützen des Abstiegsfahrzeugs. Um die maximale Menge an Informationen über die Anwesenheit oder Abwesenheit von Leben auf dem Planeten herauszufinden, müssen Sie auf jeden Fall dort landen und nach den garantierten Zeichen suchen.

Natürlich gibt es dafür keinen Beweis außer auf der Erde, was eine Vielzahl von Möglichkeiten bedeutet. Es kann 1% aller Planeten sein, oder das Erscheinen der Menschheit kann ein wilder Unfall sein, und die Wahrscheinlichkeit dafür wird ein Fall von einer Milliarde sein. 500.000.000 sind seit der kambrischen Explosion auf der Erde vergangen, und eine technologisch fortgeschrittene Sicht auf den Planeten besteht seit nicht mehr als 1000 Jahren. Wenn wir davon ausgehen, dass die Menschheit in diesem Zustand mehrere tausend Jahre dauern wird, stellt sich heraus, dass die Erde ein Hunderttausendstel ihrer Zeit zusammen mit komplexen, differenzierten Organismen verbracht hat, die sich in einem technologisch fortgeschrittenen Zustand befinden.

Und mit solchen Schätzungen wird die Wahrscheinlichkeit, dass gleichzeitig mit uns eine andere technologisch fortgeschrittene Zivilisation existiert, ungefähr 10% betragen, selbst wenn es 10.000 solcher Welten in der Milchstraße gibt.


Vielleicht taucht der Wunsch, den Kosmos zu erobern, sofort auf, wenn Intelligenz, Einsatz von Werkzeugen und Neugier an einem Ort zusammenlaufen

Angesichts all dieser Faktoren sind die letzten drei Werte - f _l , f _x und f _t - durch eine enorme Unsicherheit gekennzeichnet, die derzeit genaue Schätzungen unmöglich macht.

Wenn wir wissen, wie viele Welten mit Leben in der Milchstraße existieren und mindestens eine davon finden, haben wir einen unglaublichen Einfluss auf unsere eigene Existenz und unser Verständnis unseres Platzes im Universum. Der nächste Schritt, Informationen über das Vorhandensein komplexer, differenzierter, großer Organismen auf einem anderen Planeten zu erhalten, würde unsere Fähigkeiten revolutionieren. Und die Möglichkeit, Botschaften auszutauschen, Wissen zu treffen und Wissen mit einer wissenschaftlich oder technologisch fortgeschrittenen außerirdischen Zivilisation auszutauschen, würde den Verlauf der menschlichen Entwicklung für immer verändern. All dies ist möglich, aber wir brauchen noch so viel, um herauszufinden, ob wir die Antworten auf diese Fragen herausfinden wollen. Diese Schritte müssen unternommen werden; Die Belohnungen für sie sind zu groß, wenn die Möglichkeit besteht, Antworten zu finden.